JPH04262994A - ヘリコプタロータブレード - Google Patents

ヘリコプタロータブレード

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JPH04262994A
JPH04262994A JP3274029A JP27402991A JPH04262994A JP H04262994 A JPH04262994 A JP H04262994A JP 3274029 A JP3274029 A JP 3274029A JP 27402991 A JP27402991 A JP 27402991A JP H04262994 A JPH04262994 A JP H04262994A
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blade
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helicopter rotor
chord
edge
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フレデリック・ジョン・ペリー
Alan Brocklehurst
アラン・ブロックルハースト
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Westland Helicopters Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C23/00—Influencing air flow over aircraft surfaces, not otherwise provided for
    • B64C23/06—Influencing air flow over aircraft surfaces, not otherwise provided for by generating vortices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/32—Rotors
    • B64C27/46—Blades
    • B64C27/463—Blade tips
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/10—Drag reduction

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はヘリコプタロータブレ
ードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】作動中に、ヘリコプタロータブレードが
回転円板内に回転する様にヘリコプタロータブレードの
先端部分から引いた渦は次のブレードと交差してブレー
ドスラップとして知られる瞬間的ブレード／渦相互騒音
の原因と成る。度々、回転円板の前進する後象限のブレ
ードのスパンと平行に位置する自己曳行渦と交差するブ
レードに基いて起こる。
【０００３】米国特許第４，０４６，３３６号明細書は
、ブレードに有効な圧力移動を低下すると共にブレード
を叩く音を生じる音衝撃を減少するために単一渦の最大
速度を半分だけ夫々含むほゞ等しい渦に渦を分けるよう
に為す先端の副翼構造（先端羽根）を有したロータブレ
ードを記載している。
【０００４】１つの構成においては、従来のブレードは
、ブレード先端から延びており、且つ約０．５０〜０．
２５の部分翼弦長さ間のスパン長さと部分ブレード翼弦
長さの約０．２０の翼弦長さとを有する小さな副翼を有
している。
【０００５】別の構成においては、従来のブレードは上
後退前縁部分と下後退後縁部分とから成る分割先端部を
有し、先端間のスパン状間隔が部分翼弦長さの約０．５
０と０．２０の間に有るように各部分のスパンと偏向角
度が選ばれる。同様に、前縁部分の翼弦長さは部分ブレ
ード翼弦長さの約０．２０である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ほゞ等しい強さの渦を
発生するために、空力学的負荷がブレードから副翼構造
に滑らかに運ばれて副翼が適宜な負荷を運ぶよう十分な
寸法を成していることを確実にすべく十分であると確信
されている。従来のロータブレードの副翼構成の小さな
翼弦とスパン状長さと、十分な負荷伝達を防止できるブ
レードと副翼間の翼形断面の急激な変化に基いて、２つ
の先端渦が同様に強くて、且つ主渦と副翼の先端から発
生する関連した小さな渦との形成を促進する構造を成す
ことが考えられる。
【０００７】この特長は副翼構成の短スパン長さと、分
割先端部構成の前後先端部間の対応する短い間隔とに基
づいている。併し、分割先端部間の短スパン長さと間隔
は、２つの渦が約３０％翼弦長さに等しい間隔で隔てら
れて残るが、次のブレードと出会う前に拡散されたコア
によって１つの渦に再混合される。
【０００８】従来技法の副翼は捩られて居らず、作動の
際の増大された抗力負荷の原因とも成るブレード／副翼
接合部領域の上面に流れ分離を導くよう出来るものと信
じられる。
【０００９】この発明の目的は、出来るだけ長く分離し
て残る２つのほゞ等しい強さの渦を作動の際に生じるヘ
リコプタロータブレードを提供することにある。この発
明の別の目的は、抗力ペナルティを避けるよう羽根先端
上に付着する流れを維持する様なヘリコプタロータブレ
ードを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明に従えば、ヘリ
コプタロータブレードは、翼弦長さを決める前縁と後縁
を有しヘリコプタロータボスに取り付けるための内端と
、中央部の外端にて翼弦ブレード縁から外方に延びる翼
形断面の先端羽根を含む外端との間に延びる翼形断面の
中央部を有し、先端羽根は作動の際に１００％ｋロータ
作動半径を有しているヘリコプタロータブレードにおい
て、先端羽根は中央部の翼弦長さの５０％よりも大きな
平均翼弦長さと、中央部の翼弦長さの５０％よりも大き
なスパン状長さとを有することを特徴としている。
【００１１】翼弦状ブレード縁は９６％よりも大きくな
いロータ作動半径に対応するブレード半径位置に配置す
ることが出来る。好適には、翼弦ブレード縁は、９２％
と９６％の間のロータ作動半径に対応するブレード半径
位置に配置される。
【００１２】ブレード中央部の先端縁は翼弦ブレード縁
の延長部と一致する点に外前方に湾曲することが出来、
先端羽根は、外翼弦先端縁と交差するよう該一致点から
後方に後退する先端縁を有すると共に、中央部の翼弦長
さの少なくとも６０％の内翼弦長さと、中央部の翼弦長
さの少なくとも４５％の翼弦状先端縁に沿った外翼弦長
さとを有する先端羽根を形成するよう外翼弦状先端縁と
交差するよう翼弦状ブレード縁と一緒に接合点から後方
に後退する先端縁を有している。
【００１３】前方後退点は、中央部の翼弦長さの約５０
％に等しい間隔でブレード中央部前縁の前方に配置出来
ると共に、先端羽根前縁が約４２°の角度で後方に後退
するよう出来る。
【００１４】好適には、先端羽根は約５°の上反角を有
し、先端羽根の上面はブレード中央部の上面と滑らかに
接合している。ブレード中央部の下面は先端羽根の下面
と滑らかに接合するよう従って外上方に湾曲している。
【００１５】好適には、先端羽根の翼形断面はスパン全
長に亙って厚さが下方にテーパに成っており、且つキャ
ンバ翼形断面から成ることが出来る。
【００１６】先端羽根の翼形断面は相互捩れとすること
が出来る。好適には、先端羽根外端の捩れはブレードの
中央部の外端の捩れと大体同じで且つノーズ下方の内側
の方に大きく成っている。
【００１７】この発明を例により添付図面を参照して以
下に詳細に説明しよう。
【００１８】
【実施例】図１を参照するに、ヘリコプタのロータブレ
ード１１は、先端縁１３を有する翼型断面の中央部１２
と、ピッチ変換軸すなわち基準軸心３４に直角な翼弦長
さＣを決める後端縁１４とを有している。中央部１２は
、ロータボスに接続するために作動中に位置される内の
根本端部（図示しない）と、渦を発生する先端羽根１５
を含む外端部３５との間に延びている。
【００１９】先端羽根１５は、ブレード長さを決める翼
弦状に延びる外先端縁１６を有しており、作動中は、ロ
ータブレード１１が取り付けられるロータボスの回転軸
心から１００％のロータ作動半径Ｒ（１００％Ｒロータ
作動半径）と成る。先端羽根１５は、図示実施例におい
て約９６％Ｒロータ作動半径に対応する羽根半径位置に
配置されたブレード中央部１２の外端部３５の翼弦状に
延びるブレード縁１７から外方に延びている。
【００２０】約９２％Ｒロータ作動半径に対応するブレ
ード半径位置にて、先端縁１３は、翼弦状ブレード縁１
７の前方に隔たり且つブレード縁１７と整列した点１８
に向かって前方に湾曲し始めている。点１８は約０．１
５Ｃ翼弦長さ（１５％Ｃ翼弦長さ）と等しい間隔１９だ
け先端縁１３の前方に隔たっている。
【００２１】点１８から、先端羽根１５の前縁２０は約
４２°の角度αで後方に傾斜していて外先端縁１６と交
差している。先端羽根１５の後縁２１は、ブレード縁１
７との交点２２から後方に傾斜していて外先端縁１６と
交差し、約０．６０Ｃ翼弦長さ（６０％Ｃ翼弦長さ）と
等しく基準軸心３４に垂直な内翼弦長さ２３と、約０．
４５Ｃ翼弦長さ（４５％Ｃ翼弦長さ）と等しく基準軸心
３４と垂直で外先端縁１６に沿った外翼弦長さ２４とを
有した先端羽根１５を形成している。図示実施例の先端
羽根１５の平均翼弦長さは従って０．５２５Ｃ翼弦長さ
（５２．５％Ｃ翼弦長さ）である。
【００２２】説明した様に、先端羽根１５は、試験した
実施例では約０．５８６５Ｃ翼弦長さ（５８．６５％Ｃ
翼弦長さ）に等しかった約４％Ｒロータ作動半径に等し
いスパン状長さ２５を有している。試験に使用したより
も大きな縦横比を有するブレードにおいて、先端羽根１
５のスパン状長さ２５は基本ブレード翼弦長さＣに関し
比例して大きい。
【００２３】先端羽根１５は約５°の上反角θを有して
おり、先端羽根１５の上面２６はブレード中央部１２の
上面２８と混合領域２７で結合している。ブレード中央
部１２と先端羽根１５間の結合領域における混合と捩れ
は、空気流れが下面に付いて残り、後方に向かって中央
部１２の下面２９が領域３０にて上外方に湾曲して先端
羽根１５の下面３１と結合するようしている。
【００２４】先端羽根１５の翼形断面は厚さがスパンに
亙ってテーパが付けられ、図示実施例ではＲＡＥ９６４
５からの翼形断面の徐々な変化によって行われて１００
％Ｒロータ作動半径でキャンバ付の薄い翼形断面ＲＡＥ
９６３４に約９７％Ｒロータ作動半径に等しいブレード
半径位置でキャンバ付断面に成っている。先端羽根１５
のスパンに沿った翼形断面のこの徐々な変化は、翼弦状
のブレード縁１７に沿ったブレード／先端羽根結合部の
直ぐ傍きの先端羽根１５の中央部の揚力能力を最適にす
る。
【００２５】先端羽根１５のスパンに亙る零揚力角度の
変化は幾何学的捩りの決定にて考慮され、先端羽根１５
が内側先端渦の循環流れにて作動するために、先端羽根
１５は循環分布が楕円形に近ずくようにスパンに沿って
所要の負荷を得るように捩られねばならない。無次元の
ロータ作動半径（Ｒ）に対する境界循環（Ｃ）を示した
図３に示される様に、先端羽根１５の内部における循環
は、３２で示されるブレード／先端羽根結合部の直く内
側のブレードの最大境界循環から、３３で示されるブレ
ード／先端羽根結合部の約５０％循環に同じ様に低下す
るよう設計され、この設計の特長は作動中に２つの渦が
ほゞ等しい強さで流されることを確実にする。
【００２６】この発明の先端羽根１５に使用される捩れ
は、先端羽根１５の端部の角度が僅かに上げられてブレ
ード中央部の外端の角度とほゞ同じに成る様に先端羽根
１５の捩り感覚の相互捩り（無次元の半径方向スパンに
関し）に近く、先端羽根１５の内断面が強く押し下げ捩
られている。また、速度の半径方向変化は先端羽根１５
の捩りと翼弦特性の決定にて考慮される。
【００２７】従って、この発明のロータブレードは以下
の特長に依って米国特許第４，０４６，３３６号明細書
記載の従来のものと区別される先端羽根１５を備えてい
る。
【００２８】１．先端羽根１５のプラットホーム領域が
、５０％Ｃ翼弦長さ以上大きな平均翼弦長さと、５０％
Ｃ翼弦長さ以上大きなスパン状長さとを有する従来のも
のよりも更に大きい。
【００２９】この特長は、先端羽根１５が等しい強さの
渦を生じるよう十分に大きいことを確実にし、翼弦寸法
は、大きく成り過ぎて失速を早期に生じて出力を従って
増大する先端羽根１５の揚力係数なしに先端羽根１５が
ブレードに５０％の循環を与えることを確実にする。説
明した実施例において４％Ｒブレード作動半径または５
８．６５％Ｃ翼弦長さに等しい先端羽根１５のスパン状
長さは、渦が分離して残ることを確実にするよう２つの
渦間に所要の間隔を達成すべく必要とされる最小のもの
と考えられる。スパン状長さを約６％Ｒブレード作動半
径に等しい長さに増大でき、且つブレード縦横比が大き
くなる時にスパン状長さがブレード翼弦長さＣに関して
比例して大きくなることが考えられる。
【００３０】２．先端羽根１５は上反角が付けられてい
て、この発明のブレードと協同する回転翼円板の前進象
限の先端羽根１５を“繋ぐ（スイッチオン）”と共に、
回転翼円板の他の象限の先端羽根１５の負荷を外す間に
前進象限にほゞ等しい強い渦を生じるために先端羽根１
５の負荷を制御するように為す。
【００３１】３．先端羽根１５は、空力特性を適切化す
る様に捩り、テーパ、前方オフセット、後退（スイープ
）、キャンバ等の特異な組み合わせを実施している。
【００３２】上述の捩りの使用は、循環分布が楕円に近
くことを確実にするよう先端羽根１５のスパンに沿った
所要の負荷が得られることを確実にする。捩りは所要の
循環を達成すると共に、流れ分離と付随の抗力を防止す
るよう部分翼形断面の失速角度よりも大きく迎角が成る
のを防止する。
【００３３】翼弦状先端縁１６に向かった先端羽根１５
の厚さのテーパは先端羽根１５の中央部分の揚力と抗力
能力の適切化を助ける。
【００３４】接合点１８の前方オフセットは先端羽根１
５の内側接合部を十分無負荷にする伸長した前縁を生じ
、従って、羽根中央部の外端にて強く付着した流れの部
分を達成する。羽根／先端羽根接合部の内側流れは付着
して残り、ピッチングモーメントの発散は、後退する羽
根失速エンベロープに突入するヘリコプタブレードにて
大きな値に成るのを従って抑制する。
【００３５】先端羽根１５の後方後退部分は、先端羽根
が十分な負荷を支持するよう出来ると同時に衝撃誘導抗
力とモーメント増大の展開を抑制することによって回転
円板の前進側における羽根の性能を助ける。
【００３６】新しいロータブレードの設計においては、
ピッチングモーメントを抑制することが重要で、これは
上述した様に先端羽根１５が等しい強さの渦を発生する
よう十分大きいので、この発明に関して特に重要である
。この発明の一実施例に従った先端羽根１５の前方オフ
セット、後退、テーパの組み合わせは、２５５翼弦長さ
と一般に一致する基準軸心３４回りに作用されるピッチ
ングモーメントを釣り合わせるよう設計され、この発明
のブレードは、失速におけるピッチングモーメントに起
こる非常に徐々な上昇だけによる幅広い範囲の作動状態
におけるピッチングモーメントにおいて良好に行われる
。他の実施例において、先端羽根１５の前方オフセット
と後退とテーパは性能特性を一層適切化するようローチ
ブレード１１の空力的捩りを制御する装置として使用で
きる。
【００３７】キャンバ付空力断面の使用は上述した先端
羽根１５の負荷を設けることを助ける。
【００３８】４．ブレードの中央部１２と先端羽根１５
との上面間の滑らかな接合は、空力負荷が干渉抗力の不
利なく先端羽根に伝達されることを確実にする。
【００３９】ブレード／先端羽根接合部分の接合と捩り
は下面に取り付けられて、先端羽根１５の後方に向かう
ブレードの中央部１２の下面の上方の接合が小さなコア
と共に内側渦の形成を助長する。
【００４０】これ等の特長は、ブレードにて経験される
低下された圧力移動のために音響的衝撃を十分に減少す
べく単一渦のピーク速度の半分だけを従って夫々包含す
る回転円板の前進限象の２つのほゞ等しい強さの先端渦
を作動中に発生する先端羽根１５を有するヘリコプタロ
ーチブレードを設けるよう組み合う。更に、２つの渦は
、出来るだけ長く、好適には次のブレードが通過した後
に迄、別々に残るように相互の干渉に基いて互いの回り
にゆっくり回転するように成る。この様なことが従来の
ものと比較してこの発明の先端羽根１５の大きなスパン
状長さにて達成されなくても、これはピーク音響圧力を
大きく低下する十分大きな分散コアによる組み合せ渦を
確実にするよう渦を十分隔てられることを意味する。
【００４１】この発明の実施例が図示説明されたが、請
求の範囲に規定されるようにこの発明の範囲から逸脱す
ることなく多くの変更が出来ることが理解されよう。例
えば、点１８の前方オフセットと先端羽根１５の後退角
度は図示実施例から変更でき、特別な構成におけるピッ
チングモーメントを平衡するよう必要に基づいている。 後退角度は設計先端マッハ数により示され、前方オフセ
ット寸法は後退角度が小さくなる時に大きくなる。同様
に、上反角度は特別なロータブレードの特性を適切化す
るよう変化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に従って構成されたヘリコプタロータ
ブレードの概略平面図である。
【図２】図１の矢印Ａ方向から見た側面図である。
【図３】この発明のロータブレードの作動特性を示すグ
ラフである。
【符号の説明】
１１　　　　ロータブレード １２　　　　中央部 １３　　　　先端縁 １４　　　　後端縁 １５　　　　先端羽根 １６　　　　外先端縁 １７　　　　ブレード縁 ２０　　　　前縁 ２３　　　　内翼弦長さ ２４　　　　外翼弦長さ ２５　　　　スパン長さ ２６　　　　上面 ３４　　　　基準軸心 ３５　　　　外端部

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　翼弦長さ（Ｃ）を決める前縁（１３）
    と後縁（１４）を有しヘリコプタロータボスに取り付け
    るための内端と、中央部の外端にて翼弦ブレード縁（１
    ７）から外方に延びる翼形断面の先端羽根（１５）を含
    む外端（３５）との間に延びる翼形断面の中央部（１２
    ）を有し、先端羽根（１５）は作動の際に１００％ｋロ
    ータ作動半径を有しているヘリコプタロータブレード（
    １１）において、先端羽根（１５）は中央部の翼弦長さ
    の５０％よりも大きな平均翼弦長さ（２３、２４）と、
    中央部の翼弦長さの５０％よりも大きなスパン状長さと
    を有することを特徴とするヘリコプタロータブレード。
  2. 【請求項２】　　翼弦状ブレード縁（１７）は９６％よ
    りも大きくないロータ作動半径に対応するブレード半径
    位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載の
    ヘリコプタロータブレード。
  3. 【請求項３】　　翼弦ブレード縁が、９２％と９６％の
    間のロータ作動半径に対応するブレード半径位置に配置
    されていることを特徴とする請求項２記載のヘリコプタ
    ロータブレード。
  4. 【請求項４】　　ブレード中央部の先端縁は翼弦ブレー
    ド縁（１７）の延長部と一致する点に外前方に湾曲し、
    先端羽根（１５）は、外翼弦状先端縁（１６）と交差す
    るよう該一致点から後方に後退する前縁（２０）を有す
    ると共に、中央部の翼弦長さの少なくとも６０％の内翼
    弦長さ（２３）と、中央部の翼弦長さの少なくとも４５
    ％の翼弦状先端縁（１６）に沿った外翼弦長さ（２４）
    とを有する先端羽根を形成するように外翼弦状先端縁（
    １６）と交差するよう翼弦状ブレード縁（１７）と一緒
    に接合点（２２）から後方に後退する先端縁（２１）を
    有していることを特徴とする請求項１記載のヘリコプタ
    ロータブレード。
  5. 【請求項５】　　前方後退点（１８）は、中央部の翼弦
    長さの約５０％に等しい間隔でブレード中央部前縁（１
    ３）の前方に配置されていることを特徴とする請求項４
    記載のヘリコプタロータブレード。
  6. 【請求項６】　　先端羽根前縁（２０）が約４２°の角
    度で後方に後退している請求項４または５いずれか記載
    のヘリコプタロータブレード。
  7. 【請求項７】　　先端羽根が上反角（θ）を有している
    ことを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載のヘ
    リコプタロータブレード。
  8. 【請求項８】　　上反角が約５°であることを特徴とす
    る請求項７記載のヘリコプタロータブレード。
  9. 【請求項９】　　先端羽根の上面（２６）がブレード中
    央部の上面（２８）と滑らかに一緒に成っていることを
    特徴とする請求項１乃至８いずれか１項記載のヘリコプ
    タロータブレード。
  10. 【請求項１０】　　ブレード中央部の下面（２９）は先
    端羽根の下面（３１）と滑らかに一緒に成るよう上外方
    に湾曲していることを特徴とする請求項１乃至９いずれ
    か１項記載のヘリコプタロータブレード。
  11. 【請求項１１】　　先端羽根の翼形断面はスパン全長に
    亙って厚さが下方にテーパに成っている請求項１乃至１
    ０いずれか１項記載のヘリコプタロータブレード。
  12. 【請求項１２】　　先端羽根の翼形断面がキャンバ翼形
    断面であることを特徴とする請求項１乃１１いずれか１
    項記載のヘリコプタロータブレード。
  13. 【請求項１３】　　先端羽根の翼形断面が相互捩れであ
    ることを特徴とする請求項１乃至１２いずれか１項記載
    のヘリコプタロータブレード。
  14. 【請求項１４】　　先端羽根の端部の捩れがブレードの
    中央部の外端の捩れと大体同じでノーズ下方の内側に低
    下していることを特徴とする請求項１３記載のヘリコプ
    タロータブレード。
JP3274029A 1990-10-24 1991-10-22 ヘリコプタロータブレード Expired - Lifetime JP3051520B2 (ja)

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GB909023141A GB9023141D0 (en) 1990-10-24 1990-10-24 Helicopter rotor blades
GB9023141:6 1990-10-24

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JPH04262994A true JPH04262994A (ja) 1992-09-18
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Application Number Title Priority Date Filing Date
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US (1) US5199851A (ja)
EP (1) EP0482932B1 (ja)
JP (1) JP3051520B2 (ja)
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